(57)【要約】【課題】可変容量型と固定容量型の油圧ポンプの吐出油を合流供給しアクチュエータを駆動する油圧駆動装置において、本来設定したいポンプ吸収トルク特性を設定することができ、エンジンの出力トルク等を適正化する。【解決手段】可変容量型の第１油圧ポンプ２に吸収トルク制御機構９を設け、合流用の管路８にメインリリーフ弁１１を設ける。固定容量型の第２油圧ポンプ３の吐出油路である管路７ｂの途中にチェック弁１２を設け、管路７ｂの第２油圧ポンプ３とチェック弁１２との間の管路部分からドレンタンク１３に至る管路１４を分岐させ、管路１４に第２のリリーフ弁１５を設ける。リリーフ弁１５の設定圧力はメインリリーフ弁１１の設定圧力よりも低く設定し、オーバライド特性が緩やかとなるようクラッキング圧とリリーフ設定圧力との差圧が通常よりも大きくなるように設定する。【選択図】  図１
2006083990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量型の第１油圧ポンプ及び固定容量型の第２油圧ポンプと、方向切換弁と、前記第１及び第２油圧ポンプからの圧油が合流して前記方向切換弁を介して供給されるアクチュエータと、前記第１油圧ポンプの吸収トルク制御機構とを含む油圧回路と、前記第１油圧ポンプの吐出油を前記方向切換弁に供給する第１管路に設けられ、前記油圧回路の定格圧力を規定する第１リリーフ弁とを有する油圧駆動装置において、
前記第１管路に接続され、前記第２油圧ポンプの吐出油を前記第１管路に合流させる第２管路の途中に設けられ、前記第２油圧ポンプヘの圧油の逆流を防止する逆止弁と、
前記第２管路の第２油圧ポンプと逆止弁との間の管路部分に設けられ、前記第１管路におけるアクチュエータへの供給流量の流量特性に対応するポンプ吸収トルク特性が等トルク特性に近づくように前記第２油圧ポンプの吐出油のドレンタンクへの放出量を制御するドレン流量制御手段とを備えることを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項２】
可変容量型の第１油圧ポンプ及び固定容量型の第２油圧ポンプと、方向切換弁と、前記第１及び第２油圧ポンプからの圧油が合流して前記方向切換弁を介して供給されるアクチュエータと、前記第１油圧ポンプの吸収トルク制御機構とを含む油圧回路と、前記第１油圧ポンプの吐出油を前記方向切換弁に供給する第１管路に設けられ、前記油圧回路の定格圧力を規定する第１リリーフ弁とを有する油圧駆動装置において、
前記第１管路に接続され、前記第２油圧ポンプの吐出油を前記第１管路に合流させる第２管路の途中に設けられ、前記第２油圧ポンプヘの圧油の逆流を防止する逆止弁と、
前記第２管路の第２油圧ポンプと逆止弁との間の管路部分に設けられ、前記第２油圧ポンプの吐出圧が第１の圧力に達すると前記第２油圧ポンプの吐出油のドレンタンクへの放出を開始し、前記第２油圧ポンプの吐出圧が第１の圧力よりも高い第２の圧力に達すると前記第２油圧ポンプの吐出油の全量をドレンタンクに放出し、前記第２油圧ポンプの吐出圧が前記第１の圧力と第２の圧力にある間は、前記第２油圧ポンプの吐出圧の上昇に応じて放出量を増やすようにドレンタンクへの放出量を制御するドレン流量制御手段とを備え、
前記第２の圧力を前記第１リリーフ弁の設定圧力よりも低く設定したことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項３】
請求項２記載の油圧駆動装置において、
前記ドレン流量制御手段は、前記第２管路の逆止弁と第２油圧ポンプとの間の管路部分から分岐した第３管路に設けられ、設定圧力とクラッキング圧との差圧が設定圧力の１０％よりも大きい第２リリーフ弁を有し、
前記第２リリーフ弁の設定圧力を前記第２の圧力に設定し、クラッキング圧を前記第１の圧力に設定したことを特微とする油圧駆動装置。
【請求項４】
請求項２記載の油圧駆動装置において、
前記ドレン流量制御手段は、前記第２管路の逆止弁と第２油圧ポンプとの間の管路部分から分岐した第３管路及び第４管路に互いに並列に設けられた第２リリーフ弁及び第３リリーフ弁と、前記第４管路の前記第３リリーフ弁の上流側に設けられた固定絞りとを有し、
前記第２リリーフ弁の設定圧力を前記第２の圧力に設定し、前記第３リリーフ弁の設定圧力を前記第１の圧力に設定したことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項５】
請求項２記載の油圧駆動装置において、
前記ドレン流量制御手段は、前記第２管路の逆止弁と第２油圧ポンプとの間の管路部分から分岐した第３管路に設けられた第２リリーフ弁と、前記第３管路の前記第２リリーフ弁の上流側に設けられた可変絞り弁装置とを有し、
前記可変絞り弁装置は、それ自身の前後差圧が予め定めた設定圧力に達しない場合は最小開口面積を維持し、可変絞り弁装置の通過流量が増えそれ自身の前後差圧が前記設定圧力に達するとその設定圧力を維持するよう開口面積を増大させる構成とし、
前記可変絞り弁装置の設定圧力を前記第１の圧力と第２の圧力との差圧に等しく設定したことを特徴とする油圧駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧式ショベル等の建設機械の油圧駆動装置に係わり、特に、可変容量型の油圧ポンプの吐出油と固定容量型の油圧ポンプの吐出油を合流して供給し、油圧アクチュエータを駆動する油圧駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変容量型の油圧ポンプの吐出油と固定容量型の油圧ポンプの吐出油を合流して供給し、油圧アクチュエータを駆動する油圧駆動装置として、例えば特開平７−１８７５７８号公報の図１及び図２に記載のものや、特開２００３−２０２００１号公報に記載のものがある。可変容量型の油圧ポンプにはその吐出圧力が上昇するとポンプ容量（押しのけ容積）を減じ、ポンプ吸収トルクが制限値を超えないようにする吸収トルク制御機構が設けられている。このように可変容量型の油圧ポンプと固定容量型の油圧ポンプを併用することにより、可変容量型の油圧ポンプの最大吐出流量に対し、固定容量型の油圧ポンプで必要な流量分を補充することが可能となり、可変容量型の油圧ポンプの必要以上のサイズアップを抑えることが可能となる。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１８７５７８号公報
【特許文献２】特開２００３−２０２００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の油圧駆動装置における油圧源全体の馬力制御特性は、吸収トルク制御機構による可変容量型の油圧ポンプの馬力制御特性と固定容量型の油圧ポンプの吸収トルクによる馬力特性の合計で与えられる。この場合、定格圧力（メインリリーフ弁の設定圧力）で可変容量型の油圧ポンプの吸収トルクを０に抑えるためには、可変容量型の油圧ポンプの傾転制御による流量が定格圧力で最小値の０となるように設定することが考えられる。しかし、このように設定したとしても、定格圧力における油圧源全体の吸収馬力は固定容量型の油圧ポンプの吐出流量によって決まり、その定格圧力における吸収馬力からエンジンに要求される出力トルク規定される。その結果、本来設定したい等トルク線に対し、高いエンジン出力トルクを必要とせざるを得ない。
【０００５】
このように従来技術においては、軽負荷時の流量を多く確保するために固定容量型の油圧ポンプの容量を高く設定すると、高負荷時（例えば定格圧力時）のポンプ吸収トルクが過大となり、エンジンに要求される出力トルクが、本来、油圧駆動装置として適切なエンジン出力トルクよりも高くなる。これはエンジン自体のサイズアップ、放出熱の増大に対する冷却機能等、周辺機器も性能過多となり、スペース、コスト的にも適正さを損なう。
【０００６】
本発明の目的は、可変容量型の油圧ポンプの吐出油と固定容量型の油圧ポンプの吐出油を合流して供給し、油圧アクチュエータを駆動する油圧駆動装置において、本来設定したい等トルク線に近いポンプ吸収トルクを設定することが可能であり、エンジンの出力トルク、エンジン仕様、周辺機器の仕様を適正化することができる油圧駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、可変容量型の第１油圧ポンプ及び固定容量型の第２油圧ポンプと、方向切換弁と、前記第１及び第２油圧ポンプからの圧油が合流して前記方向切換弁を介して供給されるアクチュエータと、前記第１油圧ポンプの吸収トルク制御機構とを含む油圧回路と、前記第１油圧ポンプの吐出油を前記方向切換弁に供給する第１管路に設けられ、前記油圧回路の定格圧力を規定する第１リリーフ弁とを有する油圧駆動装置において、前記第１管路に接続され、前記第２油圧ポンプの吐出油を前記第１管路に合流させる第２管路の途中に設けられ、前記第２油圧ポンプヘの圧油の逆流を防止する逆止弁と、前記第２管路の第２油圧ポンプと逆止弁との間の管路部分に設けられ、前記第１管路におけるアクチュエータへの供給流量の流量特性に対応するポンプ吸収トルク特性が等トルク特性に近づくように前記第２油圧ポンプの吐出油のドレンタンクへの放出量を制御するドレン流量制御手段とを備えるものとする。
【０００８】
このように逆止弁とドレン流量制御手段を設け、第１管路におけるアクチュエータへの供給流量の流量特性に対応するポンプ吸収トルク特性が等トルク特性に近づくように第２油圧ポンプの吐出油のドレンタンクへの放出量を制御することにより、本来設定したい等トルク線に近いポンプ吸収トルクを設定することが可能となり、エンジンの出力トルク、エンジン仕様、周辺機器の仕様を適正化することができる。
【０００９】
（２）また、上記目的を達成するために、本発明は、可変容量型の第１油圧ポンプ及び固定容量型の第２油圧ポンプと、方向切換弁と、前記第１及び第２油圧ポンプからの圧油が合流して前記方向切換弁を介して供給されるアクチュエータと、前記第１油圧ポンプの吸収トルク制御機構とを含む油圧回路と、前記第１油圧ポンプの吐出油を前記方向切換弁に供給する第１管路に設けられ、前記油圧回路の定格圧力を規定する第１リリーフ弁とを有する油圧駆動装置において、前記第１管路に接続され、前記第２油圧ポンプの吐出油を前記第１管路に合流させる第２管路の途中に設けられ、前記第２油圧ポンプヘの圧油の逆流を防止する逆止弁と、前記第２管路の第２油圧ポンプと逆止弁との間の管路部分に設けられ、前記第２油圧ポンプの吐出圧が第１の圧力に達すると前記第２油圧ポンプの吐出油のドレンタンクへの放出を開始し、前記第２油圧ポンプの吐出圧が第１の圧力よりも高い第２の圧力に達すると前記第２油圧ポンプの吐出油の全量をドレンタンクに放出し、前記第２油圧ポンプの吐出圧が前記第１の圧力と第２の圧力にある間は、前記第２油圧ポンプの吐出圧の上昇に応じて放出量を増やすようにドレンタンクへの放出量を制御するドレン流量制御手段とを備え、前記第２の圧力を前記第１リリーフ弁の設定圧力よりも低く設定したものとする。
【００１０】
このように逆止弁とドレン流量制御手段を設け、第２油圧ポンプの吐出油のドレンタンクへの放出量を制御することにより、第１の圧力と第２の圧力間では、第１管路の供給圧力（第２油圧ポンプの吐出圧）の上昇に応じてドレンタンクへの放出量が増えるため、第１管路におけるアクチュエータへの供給流量はそれに応じて減少し、第２の圧力と第１リリーフ弁の設定圧力間では第２油圧ポンプの吐出油の全量がドレンタンクに放出されるため、供給流量は第１油圧ポンプの吐出流量のみとなり、その供給流量は第１油圧ポンプの吸収トルク制御機構による馬力制御特性に応じて減少する。このため第１の圧力より高い圧力範囲では供給圧力の上昇に応じて滑らかに供給流量が減り、かつ第２の圧力以上の圧力範囲では供給流量の吸収馬力を第１油圧ポンプの吐出流量のみによって決めることが可能となる。その結果、本来設定したい等トルク線に近いポンプ吸収トルクを設定することが可能となり、エンジンの出力トルク、エンジン仕様、周辺機器の仕様を適正化することができる。
【００１１】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記ドレン流量制御手段は、前記第２管路の逆止弁と第２油圧ポンプとの間の管路部分から分岐した第３管路に設けられ、設定圧力とクラッキング圧との差圧が設定圧力の１０％よりも大きい第２リリーフ弁を有し、前記第２リリーフ弁の設定圧力を前記第２の圧力に設定し、クラッキング圧を前記第１の圧力に設定する。
【００１２】
これにより１つのリリーフ弁を用いてドレン流量制御手段を構成することができ、簡単で安価なシステムとすることができる。
【００１３】
（４）また、上記（２）において、好ましくは、前記ドレン流量制御手段は、前記第２管路の逆止弁と第２油圧ポンプとの間の管路部分から分岐した第３管路及び第４管路に互いに並列に設けられた第２リリーフ弁及び第３リリーフ弁と、前記第４管路の前記第３リリーフ弁の上流側に設けられた固定絞りとを有し、前記第２リリーフ弁の設定圧力を前記第２の圧力に設定し、前記第３リリーフ弁の設定圧力を前記第１の圧力に設定する。
【００１４】
これにより固定絞りの流量特性は立ち上がりの変化率が大で、その後次第に減少する特性となるため、固定容量型の第２油圧ポンプの供給流量特性に対応するポンプ吸収トルク特性は等トルク線を模擬した軌跡となるので、第１及び第２油圧ポンプの吐出油の合流で不連続点が生じにくく、通常の可変容量型の油圧ポンプ単一による等トルク制御に近い特性を得ることができる。
【００１５】
（５）更に、上記（２）において、好ましくは、前記ドレン流量制御手段は、前記第２管路の逆止弁と第２油圧ポンプとの間の管路部分から分岐した第３管路に設けられた第２リリーフ弁と、前記第３管路の前記第２リリーフ弁の上流側に設けられた可変絞り弁装置とを有し、前記可変絞り弁装置は、それ自身の前後差圧が予め定めた設定圧力に達しない場合は最小開口面積を維持し、可変絞り弁装置の通過流量が増えそれ自身の前後差圧が前記設定圧力に達するとその設定値を維持するよう開口面積を増大させる構成とし、前記可変絞り弁装置の設定圧力を前記第１の圧力と第２の圧力との差圧に等しく設定する。
【００１６】
これによっても可変絞り弁装置の流量特性は立ち上がりの変化率が大で、その後次第に減少する特性となるため、固定容量型の第２油圧ポンプの供給流量特性に対応するポンプ吸収トルク特性は等トルク線を模擬した軌跡となるので、第１及び第２油圧ポンプの吐出油の合流で不連続点が生じにくく、通常の可変容量型の油圧ポンプ単一による等トルク制御に近い特性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、可変容量型の油圧ポンプの吐出油と固定容量型の油圧ポンプの吐出油を合流して供給し、油圧アクチュエータを駆動する油圧駆動装置において、本来設定したい等トルク線に近いポンプ吸収トルクを設定することが可能であり、エンジンの出力トルク、エンジン仕様、周辺機器の仕様を適正化することができる。その結果、ポンプ選定を含めた最適な機器構成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１９】
本発明の第１の実施の形態に係わる油圧駆動装置を図１〜図５により説明する。
【００２０】
図１は本実施の形態に係わる油圧駆動装置の基本回路を示す図である。この油圧駆動装置の基本回路は主に油圧ショベルに用いられるものである。
【００２１】
図１において、本実施の形態に係わる油圧駆動装置の基本回路は、エンジン１と、エンジン１により駆動される可変容量型の第１油圧ポンプ２及び固定容量型の第２油圧ポンプ３と、方向切換弁４と、油圧アクチュエータ５とを備えている。第１油圧ポンプ２は管路７ａ及び管路８を介して方向切換弁４に接続され、第２油圧ポンプ３は管路７ｂ及び管路８を介して方向切換弁４に接続され、管路７ａ，７ｂは管路８に並列に接続されている。管路７ａ，７ｂはそれぞれ第１及び第２油圧ポンプ２，３の吐出油路を構成し、管路８は第１及び第２油圧ポンプ２，３の吐出油の合流管路を構成する。第１及び第２油圧ポンプ２，３の吐出油はそれぞれ管路７ａ，７ｂを介して供給され、管路８で合流する。管路８で合流した第１及び第２油圧ポンプ２，３の吐出油は方向切換弁４を介して油圧アクチュエータ５に供給される。第１油圧ポンプ（可変容量ポンプ）２の最大吐出流量に対し、第２油圧ポンプ（固定容量ポンプ）３で必要な流量分を補充することにより、第１油圧ポンプ２の必要以上のサイズアップを抑えることが可能となる。
【００２２】
可変容量型の第１油圧ポンプ２には、その吐出圧力が上昇するとポンプ容量（押しのけ容積）を減じ、ポンプ吸収トルクが制限値を超えないようにする吸収トルク制御機構９が設けられている。管路８には第１及び第２油圧ポンプ２，３、方向切換弁４、油圧アクチュエータ５からなる油圧回路の定格圧力（回路最高圧力）を規定するメインリリーフ弁１１が設けられている。
【００２３】
固定容量型の第２油圧ポンプ３の吐出油路である管路７ｂの途中には第２油圧ポンプ３から管路８への圧油の流れを許容し逆方向の流れを阻止するチェック弁１２が設けられ、同じく管路７ｂの途中であって、第２油圧ポンプ３とチェック弁１２との間の管路部分からはドレンタンク１３に至る管路１４が分岐し、管路１４に第２のリリーフ弁１５が設けられている。
【００２４】
第２のリリーフ弁１５は、設定圧力（リリーフ設定圧力）をメインリリーフ弁１１の設定圧力（油圧回路の定格圧力）よりも低く設定している。また、普通のリリーフ弁では、オーバライド特性が急峻となるようクラッキング圧とリリーフ設定圧力との差圧は可能な限り小さくなるように設定され、通常、当該差圧はリリーフ設定圧力の１０％以下である。これに対し、本実施の形態におけるリリーフ弁１５では、オーバライド特性が緩やかとなるようクラッキング圧とリリーフ設定圧力との差圧が通常よりも大きく設定され、当該差圧はリリーフ設定圧力の１０％よりも大きい。
【００２５】
このように構成したリリーフ弁１５は、第２油圧ポンプ３の吐出圧がリリーフ弁１５のクラッキング圧（第１の圧力）に達すると第２油圧ポンプ３の吐出油のドレンタンク１３への放出を開始し、第２油圧ポンプ３の吐出圧がリリーフ弁１５の設定圧力（第１の圧力よりも高い第２の圧力）に達すると第２油圧ポンプ３の吐出油の全量をドレンタンク１３に放出し、第２油圧ポンプ３の吐出圧が第１の圧力と第２の圧力にある間は、第２油圧ポンプ３の吐出圧の上昇に応じて連続的に放出量を増やすようにドレンタンク１３への放出量を制御するドレン流量制御手段として機能する。
【００２６】
つまり、管路７ｂのチェック弁１２と第２油圧ポンプ３との間の管路部分の圧力がリリーフ弁１５のクラッキング圧以上に上昇した場合、第２油圧ポンプ３の吐出油はリリーフ弁１５からドレンタンク１３に放出され、当該圧力がリリーフ弁１５の設定圧力に達すると、第２油圧ポンプ２の吐出油の全量がドレンタンク１３に放出される。この条件で、第１油圧ポンプ２の吐出油はチェック弁１２により、第２油圧ポンプ３側の管路７ｂに逆流しない。このため管路７ｂ内の圧力（第２油圧ポンプ３の吐出圧）はリリーフ弁１５の設定圧力に保持される。その結果、メインリリーフ弁１１で規定される油圧回路の定格圧力に依らずに第２油圧ポンプ３の吸収トルクを設定することが可能となる。
【００２７】
また、リリーフ弁１５のオーバライド特性は普通のリリーフ弁よりも緩やかに設定されているため、リリーフ弁１５動作時の供給流量の不連続な変化を抑制することが可能となる。
【００２８】
これにより第２のリリーフ弁１５は、管路８におけるアクチュエータ５への供給流量の流量特性に対応するポンプ吸収トルク特性が等トルク特性に近づくように固定容量型の第２油圧ポンプ３の吐出油のドレンタンクへの放出量を制御するものとなる。
【００２９】
図２は第１油圧ポンプ２の吸収トルク制御機構９による吸収トルク特性及び馬力制御特性を示す図である。この図２は、便宜上、エンジン１の回転数が定格回転数で一定であるとしてポンプ吸収トルク特性と馬力制御特性を同じ特性線で表現している。つまり、ポンプ吸収トルクは圧力とポンプ容量（押しのけ容積）の関係で表され、馬力制御特性は圧力と流量の関係で表される。流量はポンプ容量（押しのけ容積）の一次関数である。エンジン１の回転数が定格回転数で一定である場合、ポンプ流量は一定となり、馬力制御特性も一定となる。よって、ポンプ吸収トルク特性と馬力制御特性は同じ特性線で表現することができる。以下の図（図５、図７、図１２、図１７）においてもこの点は同様である。
【００３０】
図２において、第１油圧ポンプ２は、吸収トルク制御機構９により、第１油圧ポンプ２の吐出圧力が上昇するとポンプ容量（押しのけ容積）を減じ、ポンプ吸収トルクが制限値Ａを超えないように制御される。その結果、第２油圧ポンプ２は、エンジン１の定格回転数において、第１油圧ポンプ２の吐出圧力が上昇するとポンプ吐出流量を減じ、ポンプ吸収馬力が制限値Ｂを超えないように制御される。
【００３１】
図３はリリーフ弁１５のオーバライド特性を示す図であり、図４は第２油圧ポンプ（固定容量ポンプ）３の供給流量特性を示す図である。
【００３２】
リリーフ弁１５のクラッキング圧はＰ１に設定され、リリーフ弁１５の設定圧力（リリーフ設定圧）はＰ２に設定されている。Ｐ２は第２油圧ポンプ３の吸収トルクを制限したい圧力である。この例では、クラッキング圧Ｐ１はそのリリーフ設定圧Ｐ２に対し、その約５０％に設定している。この特性により、第２油圧ポンプ３から管路８に合流する圧油の供給流量は、第２油圧ポンプ３の吐出圧力がリリーフ弁１５のクラッキング圧Ｐ１に達するまでは一定であり、第２油圧ポンプ３の吐出圧力がクラッキング圧Ｐ１に達した後、それ以上のポンプ吐出圧力の上昇に対しては、リリーフ弁１５のオーバライド特性に応じて減少し、リリーフ設定圧Ｐ２で供給流量は０になる。
【００３３】
図５は本実施の形態のシステム機能を説明する図であり、図５の上右側に上記第１油圧ポンプ２の馬力制御特性を示し、図５の上左側に第２油圧ポンプ３の供給流量特性を示し、図５の下側にそれらを合成して得られる供給流量と供給圧力（第１油圧ポンプ２の吐出圧力又は管路８の圧力）との関係を示している。この関係は、第１及び第２油圧ポンプ２，３、吸収トルク制御機構８、リリーフ弁１５を含む油圧源全体のポンプ馬力制御特性に相当する。図中、Ｐ３はメインリリーフ弁１１の設定圧力、つまり油圧回路の定格圧力である。Ｃは第２油圧ポンプ３の供給流量特性であり、第１油圧ポンプ２の吸収トルク制御機構８による馬力制御特性（図５上右側）は、第２油圧ポンプ３の供給流量特性に合わせて設定されている。
【００３４】
第１油圧ポンプ２の吸収トルク制御機構８による馬力制御特性と第２油圧ポンプ３の供給流量特性（第２油圧ポンプ３の吸収トルクによる馬力特性）の合計で与えられる供給流量と供給圧力との関係は、図５下側のＤのように設定される。リリーフ弁１５のクラッキング圧Ｐ１と設定圧力Ｐ２間では、供給圧力が上昇するとリリーフ弁１５のオーバライド特性に応じてドレンタンク１３への放出量が増えるため、供給流量はそれに応じて減少し、リリーフ弁１５の設定圧力Ｐ２と定格圧力Ｐ３間では、第２油圧ポンプ３の吐出油の全量がドレンタンクに放出されるため、供給流量は第１油圧ポンプ２の吐出流量のみとなり、その供給流量は第１油圧ポンプ２の吸収トルク制御機構による馬力制御特性に応じて減少する。その結果、流量特性Ｄに対応する第１及び第２油圧ポンプ２，３の吸収トルク特性（便宜上同じ曲線Ｄで示す）は本来設定したい等トルク線Ｆに近い設定となる。図５の下側において、Ｅは下記比較例（従来装置）の第１及び第２油圧ポンプ２，３の合流流量とその合流流量の圧力との関係である。
【００３５】
図６は比較例として従来の油圧駆動装置の基本回路を示す図である。本実施の形態に係わる油圧駆動装置の基本回路と同様、可変容量型の第１油圧ポンプ２と固定容量型の第２油圧ポンプ３が管路７ａ，７ｂ，８を介して方向切換弁４に接続されている。第２油圧ポンプの吐出油路である管路４ｂにはチェック弁及びリリーフ弁は設けられていない。
【００３６】
図７は第１及び第２油圧ポンプ２，３の合流流量である供給流量と供給圧力との関係（第１及び第２油圧ポンプ２，３、吸収トルク制御機構８を含む油圧源全体のポンプ馬力制御特性に相当する特性）を示す図である。この関係は、吸収トルク制御機構８による第１油圧ポンプ２の馬力制御特性と第２油圧ポンプ３の供給流量特性（第２油圧ポンプ３の吸収トルクによる馬力特性）の合計で与えられる。図中、Ｇが第２油圧ポンプ３の供給流量特性であり、Ｅが第１及び第２油圧ポンプ２，３の合流流量とその合流流量の圧力との関係である。
【００３７】
図示の例では、定格圧力Ｐ３で可変容量型の第１油圧ポンプ２の吸収トルクを０に抑えるために、第１油圧ポンプ２の傾転制御による流量が定格圧力Ｐ３で最小値の０となるように設定している。しかし、このように設定したとしても、定格圧力Ｐ３における油圧源全体の吸収馬力は第２油圧ポンプ（固定容量ポンプ）３の吐出流量によって決まり、その定格圧力Ｐ３における吸収馬力からエンジン１に要求される出力トルクが規定される。その結果、本来設定したい等トルク線Ｆに対し、高いエンジン出力トルクＨを必要とせざるを得ない。
【００３８】
このように従来技術においては、軽負荷時の流量を多く確保するために第２油圧ポンプ（固定容量ポンプ）３の容量を高く設定すると、高負荷時（例えば定格圧力Ｐ３時）のポンプ吸収トルクが過大となり、エンジンに要求される出力トルクが、本来、油圧駆動装置として適切なエンジン出力トルクよりも高くなる。これはエンジン自体のサイズアップ、放出熱の増大に対する冷却機能等、周辺機器も性能過多となり、スペース、コスト的にも適正さを損なう。
【００３９】
これに対し、本実施の形態では、本来設定したいポンプ吸収トルクを設定することが可能となり、エンジン出力トルク、エンジン仕様、周辺機器の仕様を適正化することが可能となる。その結果、ポンプ選定を含めた最適な機器構成が可能となる。
【００４０】
本発明の第２の実施の形態を図８〜図１２により説明する。
【００４１】
図８は本実施の形態に係わる油圧駆動装置の基本回路を示す図である。図中、図１に示す部材と同等のものには同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４２】
図８において、固定容量型の第２油圧ポンプ３の吐出油路である管路７ｂの途中であって、第２油圧ポンプ３とチェック弁１２との間の管路部分からは、共通の管路１４ａを介して、ドレンタンク１３に至る管路１４ｂ，１４ｃが分岐し、管路１４ｂに第２のリリーフ弁２１が設けられ、管路１４ｃに固定絞り２３と第３のリリーフ弁２４が設けられている。固定絞り２３は第３のリリーフ弁２４の上流側に位置し、第２のリリーフ弁２１と第３のリリーフ弁２５は互いに並列に配置されている。
【００４３】
第２のリリーフ弁２１の設定圧力（リリーフ設定圧力）はメインリリーフ弁１１の設定圧力（油圧回路の定格圧力値）よりも低く設定され、第２のリリーフ弁２４の設定圧力（リリーフ設定圧力）は第２のリリーフ弁２１の設定圧力よりも低く設定されている。第２及び第３のリリーフ弁２１，２４は共にクラッキング圧がリリーフ設定圧の１０％以下である通常のリリーフ弁である。
【００４４】
図９は固定絞り２３の流量特性を示す図であり、図１０は固定絞り２３と第２及び第３のリリーフ弁２１，２４とを含むドレン回路の流量特性を示す図であり、図１１は固定容量型の第２油圧ポンプ３の供給流量特性を示す図である。
【００４５】
第２のリリーフ弁２１及び第３のリリーフ弁２４の流量特性は図１０に破線で示されている。この図から分かるように、第３のリリーフ弁２４の設定圧力は第１の実施の形態におけるリリーフ弁１５のクラッキン圧相当の圧力であるＰ１付近に設定され、第２のリリーフ弁２１の設定圧力は第１の実施の形態におけるリリーフ弁１５の設定圧力相当の圧力であるＰ２（＞Ｐ１）に設定されている。Ｐ２は第２油圧ポンプ３の吸収トルクを制限したい圧力である。
【００４６】
固定絞り２３の開口面積をａとすると、固定絞り２３の前後差圧ΔＰと通過流量Ｑの関係は以下のようになる。
【００４７】
Ｑ＝ｃ＊ａ＊（２／ρ＊ΔＰ）１／２
ここでｃは流量係数、ρは流体（油）の粘度である。
【００４８】
図９の横軸は固定絞り２３の前後差圧ΔＰであり、縦軸は固定絞り２３の通過流量Ｑである。固定絞りの前後差圧ΔＰが０のときは通過流量Ｑは０であり、前後差圧ΔＰが増大するにしたがって、通過流量Ｑは増大する。また、その流量特性は、図３のオーバライド特性と異なり、立ち上がりの変化率が最大で、その後徐々に減少する特性となる。本実施の形態では、固定絞り２３の開口面積ａは、前後差圧ΔＰがＰ２−Ｐ１（第２のリリーフ弁２１の設定圧力Ｐ２と第３のリリーフ弁２４の設定差圧Ｐ１との差圧）となったときに、通過流量Ｑが固定容量型の油圧ポンプ３の吐出流量となるように設定されている。
【００４９】
このような第２及び第３リリーフ弁２１，２４のリリーフ圧力の設定と固定絞り２３の開口面積の設定により、固定絞り２３と第３リリーフ弁２４を介してドレンタンク１３に放出される圧油の流量特性は図１０の実線のようになる。つまり、管路７ｂからドレンタンク１３に放出される圧油の流量は、第３のリリーフ弁２４の設定圧力Ｐ１から固定絞り２３の図９に示す特性で流れ始め、第２のリリーフ弁２１の設定圧力Ｐ２で、固定容量型の油圧ポンプ３の全吐出流量がドレンタンク１３に放出される。この特性により、固定容量型の油圧ポンプ３から管路８に合流する圧油の供給流量は、図１１に示すように、ポンプ吐出圧力が第３のリリーフ弁２４の設定圧力Ｐ１に達するまでは一定（第２油圧ポンプ流量）であり、第２油圧ポンプ３の吐出圧力が第３のリリーフ弁２４の設定圧力圧Ｐ１に達した後、それ以上のポンプ吐出圧力の上昇に対しては、固定絞り２３の流量特性に応じて減少し、第２のリリーフ弁２１の設定圧力Ｐ２で０になる。この場合、図９に示す固定絞り２３の流量特性の結果、第２油圧ポンプ３の供給流量特性に対応するポンプ吸収トルク特性は等トルク線を模擬した軌跡となる。
【００５０】
図１２は本実施の形態のシステム機能を説明する図５と同様な図であり、図１２の上右側に第１油圧ポンプ２の馬力制御特性を示し、図１２の上左側に第２油圧ポンプ３の供給流量特性を示し、図１２の下側にそれらを合成して得られる第１及び第２油圧ポンプ２，３の合流流量とその合流流量の圧力（第１油圧ポンプ２の吐出圧力又は管路８の圧力）との関係を示している。この関係は、第１及び第２油圧ポンプ２，３、吸収トルク制御機構８、リリーフ弁２１，２４及び固定絞り２３を含む油圧源全体のポンプ馬力制御特性に相当する。
【００５１】
第２油圧ポンプ（固定容量ポンプ）３の吐出圧力は第２のリリーフ弁２１の設定圧力Ｐ２に保持され、第２油圧ポンプ３の吸収トルクが抑えられる。この第２油圧ポンプ３の吸収トルクは、第２のリリーフ弁２１の設定圧力Ｐ２によって設定可能となる。また、固定絞り２３の流量特性により、第２油圧ポンプ３の供給流量特性に対応するポンプ吸収トルク特性は等トルク線を模擬した軌跡となる。その結果、第１油圧ポンプ２の吸収トルク制御機構８による馬力制御特性と第２油圧ポンプ３の供給流量特性を合成した第１及び第２油圧ポンプ２，３の合流流量とその合流流量の圧力との関係は、図１２下側のＪのように設定され、その関係に対応する第１及び第２油圧ポンプ２，３の吸収トルク特性（便宜上同じ曲線Ｊで示す）は本来設定したい等トルク線Ｆに近い設定となる。図１２中、Ｉは第２油圧ポンプ３の供給流量特性である。
【００５２】
また、固定容量型の第２油圧ポンプ３の供給流量特性に対応するポンプ吸収トルク特性は等トルク線を模擬した軌跡となるので（図１１）、第１及び第２油圧ポンプ２，３の吐出油の合流で不連続点が生じにくく、通常の可変容量型の油圧ポンプ単一による等トルク制御に近い特性が得られる。
【００５３】
したがって、本実施の形態によっても、本来設定したいポンプ吸収トルクを設定することが可能となり、エンジン出力トルク、エンジン仕様、周辺機器の仕様を適正化することが可能となる。その結果、ポンプ選定を含めた最適な機器構成が可能となる。
【００５４】
本発明の第３の実施の形態を図１２〜図１７により説明する。
【００５５】
図１３は本実施の形態に係わる油圧駆動装置の基本回路を示す図である。図中、図１に示す部材と同等のものには同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５６】
図１３において、第２油圧ポンプ３の吐出油路である管路７ｂの途中であって、第２油圧ポンプ３とチェック弁１２との間の管路部分からはドレンタンク１３に至る管路１４が分岐し、管路１４に可変絞り弁装置３１と第２のリリーフ弁３２が設けられている。可変絞り弁装置３１は第２のリリーフ弁３２の上流側に位置している。
【００５７】
絞り弁装置３１は、弁体３１ａの移動によって開口面積を変化させる可変絞り部３１ｂと、弁体３１ａを付勢する受圧部３１ｃ，３１ｄ及びばね３１ｅとを有している。可変絞り部３１ｂはある値の最小開口面積を有し、第２油圧ポンプ３の吐出圧力は常に第２のリリーフ弁３２に作用している。第２油圧ポンプ３の吐出圧力が第２のリリーフ弁３２の設定圧力を超えると、第２のリリーフ弁３２は開弁し、可変絞り部３１ｂを経由した第２油圧ポンプ３の吐出油はドレンタンク１３に放出される。このとき、可変絞り部３１ｂには前後差圧が生じる。受圧部３１ｃ，３１ｄは可変絞り部３１ｂの上流側及び下流側の圧力がそれぞれ導かれ、可変絞り部３１ｂの前後差圧が可変絞り部３１ｂの開口面積を増大する側に作用する。ばね３１ｅはその前後差圧に対向し可変絞り部３１ｂの最小開口面積を保持する側に設けられている。
【００５８】
可変絞り部３１ｂの前後差圧がばね３１ｅにて設定した差圧に達しない場合、可変絞り部３１ｂは最小開口面積を維持し、固定絞りとして機能する。可変絞り部３１ｂの前後差圧がばね３１ｅの設定圧を超えると、可変絞り部３１ｂは開口面積を増大させ、可変絞り部３１ｂの前後差圧をばね３１ｅの設定値に保持する。
【００５９】
第２のリリーフ弁３２の設定圧力（リリーフ設定圧力）はメインリリーフ弁１１の設定圧力（油圧回路の定格圧力値）よりも低く設定されている。第２のリリーフ弁３２はクラッキング圧がリリーフ設定圧の１０％以下である通常のリリーフ弁である。可変絞り弁装置３１のばね３１ｅの設定値は、第２リリーフ弁３２の設定圧力とばね３１ｅの設定値との和がメインリリーフ弁１１の設定圧力よりも低くなるように設定されている。
【００６０】
図１４は可変絞り弁装置３１の可変絞り部３１ｂの流量特性を示す図であり、図１５は可変絞り弁装置３１と第２のリリーフ弁３２とを含むドレン回路の流量特性を示す図であり、図１６は固定容量型の第２油圧ポンプ３の供給流量特性を示す図である。
【００６１】
第２のリリーフ弁３２の流量特性は図１５に破線で示されている。この図から分かるように、第２のリリーフ弁３２の設定圧力は第１の実施の形態におけるリリーフ弁１５のクラッキン圧相当の圧力であるＰ１付近に設定されている。
【００６２】
図１４の横軸は可変絞り部３１ｂの前後差圧ΔＰであり、縦軸は可変絞り部３１ｂの通過流量Ｑである。横軸のＰ２−Ｐ１はばね３１ｅの設定圧力であり、Ｐ２は第２油圧ポンプ３の吸収トルクを制限したい圧力である。第２リリーフ弁３２の設定圧力Ｐ１とばね３１ｅの設定圧力（Ｐ２−Ｐ１）との和はＰ２である。このＰ２はメインリリーフ弁１１の設定圧力よりも低くなるように設定されている。
【００６３】
図１４において、第２のリリーフ弁３２が開弁する前は可変絞り部３１ｂの通過流量は０であり、可変絞り部３１ｂの前後差圧ΔＰは０である。圧力Ｐ１で第２のリリーフ弁３２が開弁すると、可変絞り部３１ｂには圧油が流れ、前後差圧ΔＰが発生する。可変絞り部３１ｂの前後差圧がばね３１ｅの設定圧（Ｐ２−Ｐ１）以下の場合、上述したように可変絞り部３１ｂは固定絞りとして機能するため、その場合の流量特性はその固定絞り（可変絞り部３１ｂの最小開口面積）の流量特性となる。この流量特性を第２の実施の形態における図９に示した固定絞り２３の流量特性と同様に設定する。つまり、固定絞りとして機能する可変絞り部３１ｂの前後差圧ΔＰが０のときは通過流量Ｑは０であり、前後差圧ΔＰが増大するにしたがって、通過流量Ｑは増大し、前後差圧ΔＰがばね３１ｅの設定圧（Ｐ２−Ｐ１）に達すると、通過流量Ｑが第２油圧ポンプ３の吐出流量の全量となるように、可変絞り部３１ｂの最小開口面積を設定する。また、その流量特性は、図９の固定絞りの流量特性と同様、立ち上がりの変化率が最大で、その後徐々に減少する特性となる。ばね３１ｅの設定圧力は（Ｐ２−Ｐ１）であるため、可変絞り部３１ｂの前後差圧は（Ｐ２−Ｐ１）以上にならない。
【００６４】
このような第２リリーフ弁３２のリリーフ圧力の設定と、絞り弁装置３１の可変絞り部３１ｂの最小開口面積の設定及びばね３１ｅの設定により、可変絞り部３１ｂと第２リリーフ弁３２を介してドレンタンク１３に放出される圧油の流量特性は図１５の実線のようになる。つまり、管路７ｂからドレンタンク１３に放出される圧油の流量は、第２のリリーフ弁３２の設定圧力Ｐ１から固定絞りとして機能する可変絞り部３１ｂの図１４に示す特性で流れ始め、第２油圧ポンプ３の吐出圧力がＰ２となり、可変絞り部３１ｂの前後差圧ΔＰがばね３１ｅの設定差圧（Ｐ２−Ｐ１）に達すると、第２油圧ポンプ３の全吐出流量がドレンタンク１３に放出される。この特性により、第２油圧ポンプ３から管路８に合流する圧油の供給流量は、図１６に示すように、ポンプ吐出圧力が第２のリリーフ弁３２の設定圧力Ｐ１に達するまでは一定（第２油圧ポンプ流量）であり、第２油圧ポンプ３の吐出圧力が第２のリリーフ弁３２の設定圧力圧Ｐ１に達した後、それ以上のポンプ吐出圧力の上昇に対しては、可変絞り部３１ｂの流量特性に応じて減少し、ばね３１ｅの設定圧力（Ｐ２−Ｐ１）だけ高い圧力Ｐ２で０になる。この場合、図１４に示す可変絞り部３１ｂの流量特性の結果、第２油圧ポンプ３の供給流量特性に対応するポンプ吸収トルク特性は、図１１に示した第２の実施の形態の場合と同様、等トルク線を模擬した軌跡となる。
【００６５】
図１７は本実施の形態のシステム機能を説明する図５及び図１２と同様な図であり、図１７の上右側に第１油圧ポンプ２の馬力制御特性を示し、図１７の上左側に第２油圧ポンプ３の供給流量特性を示し、図１７の下側にそれらを合成して得られる第１及び第２油圧ポンプ２，３の合流流量とその合流流量の圧力（第１油圧ポンプ２の吐出圧力又は管路８の圧力）との関係を示している。この関係は、第１及び第２油圧ポンプ２，３、吸収トルク制御機構８、リリーフ弁３２及び可変絞り弁装置３１を含む油圧源全体のポンプ馬力制御特性に相当する。
【００６６】
第２油圧ポンプ（固定容量ポンプ）３の吐出圧力は第２のリリーフ弁３２の設定圧力Ｐ１と可変絞り弁装置３１のばね３１ｅの設定圧力（Ｐ２−Ｐ１）との和であるＰ２に保持され、第２油圧ポンプ３の吸収トルクが抑えられる。この第２油圧ポンプ３の吸収トルクは、第２のリリーフ弁３２の設定圧力Ｐ１とばね３１ｅの設定圧力とによって設定可能となる。また、可変絞り弁装置３１の可変絞り部３１ｂが固定絞りとして機能するときの流量特性により、第２油圧ポンプ３の供給流量特性に対応するポンプ吸収トルク特性は等トルク線を模擬した軌跡となる。その結果、第１油圧ポンプ２の吸収トルク制御機構８による馬力制御特性と第２油圧ポンプ３の供給流量特性を合成した第１及び第２油圧ポンプ２，３の合流流量とその合流流量の圧力との関係は、図１７下側のＬのように設定され、その関係に対応する第１及び第２油圧ポンプ２，３の吸収トルク特性（便宜上同じ曲線Ｌで示す）は本来設定したい等トルク線Ｆに近い設定となる。図１７中、Ｋは第２油圧ポンプ３の供給流量特性である。
【００６７】
また、固定容量型の第２油圧ポンプ３の供給流量特性に対応するポンプ吸収トルク特性は等トルク線を模擬した軌跡となるので（図１６）、第１及び第２油圧ポンプ２，３の吐出油の合流で不連続点が生じにくく、通常の可変容量型の油圧ポンプ単一による等トルク制御に近い特性が得られる。
【００６８】
したがって、本実施の形態によっても、本来設定したいポンプ吸収トルクを設定することが可能となり、エンジン出力トルク、エンジン仕様、周辺機器の仕様を適正化することが可能となる。その結果、ポンプ選定を含めた最適な機器構成が可能となる。
【００６９】
なお、以上の実施の形態は本発明の油圧駆動装置を基本回路で説明するものであるが、実際の油圧駆動装置には図示しない種々の油圧要素が備えられており、それに対応して種々の変形が可能である。例えば、図１等に示す基本回路では、固定容量型の第２油圧ポンプ３からの吐出油が流れる管路７ｂにはチェック弁１２のみを配置したが、その前後に合流切換弁や他のアクチュエータの方向切換弁等が配置されていてもよい。また、第１及び第２油圧ポンプ２，３の吐出油が合流して流れる管路８の下流には１つの方向切換弁４を配置したが、複数の方向切換弁を配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる油圧駆動装置の基本回路を示す図である。
【図２】第１油圧ポンプの吸収トルク制御機構による吸収トルク制御特性及び馬力制御特性を示す図である。
【図３】リリーフ弁のオーバライド特性を示す図である。
【図４】固定容量型の第２油圧ポンプの供給流量特性を示す図である。
【図５】本実施の形態のシステム機能を説明する図である。
【図６】比較例として従来の油圧駆動装置の基本回路を示す図である。
【図７】従来技術における可変容量型の油圧ポンプと固定容量型の油圧ポンプの合流流量とその合流流量の圧力との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係わる油圧駆動装置の基本回路を示す図である。
【図９】固定絞りの流量特性を示す図である。
【図１０】固定絞りと第２及び第３のリリーフ弁とを含むドレン回路の流量特性を示す図である。
【図１１】固定容量型の第２油圧ポンプの供給流量特性を示す図である。
【図１２】本実施の形態のシステム機能を説明する図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係わる油圧駆動装置の基本回路を示す図である。
【図１４】可変絞り部の流量特性を示す図である。
【図１５】可変絞り弁装置と第２のリリーフ弁とを含むドレン回路の流量特性を示す図である。
【図１６】固定容量型の第２油圧ポンプの供給流量特性を示す図である。
【図１７】本実施の形態のシステム機能を説明する図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  エンジン
２  可変容量型の第１油圧ポンプ
３  固定容量型の第２油圧ポンプ
４  方向切換弁
５  油圧アクチュエータ
７ａ  管路（第１管路）
７ｂ  管路（第２管路）
８  管路（第１管路）
９  吸収トルク制御機構
１１  メインリリーフ弁（第１リリーフ弁）
１２  チェック弁
１３  ドレンタンク
１４  管路
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  管路
１５  リリーフ弁（第２リリーフ弁）
２１  リリーフ弁（第２リリーフ弁）
２３  固定絞り
２４  リリーフ弁（第３リリーフ弁）
３１  可変絞り弁装置
３１ａ  弁体
３１ｂ  可変絞り部
３１ｃ，３１ｄ  受圧部
３１ｅ  ばね
３２  リリーフ弁（第２リリーフ弁）
【図１】
2006083990.tif 000003
【図２】
2006083990.tif 000004
【図３】
2006083990.tif 000005
【図４】
2006083990.tif 000006
【図５】
2006083990.tif 000007
【図６】
2006083990.tif 000008
【図７】
2006083990.tif 000009
【図８】
2006083990.tif 000010
【図９】
2006083990.tif 000011
【図１０】
2006083990.tif 000012
【図１１】
2006083990.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2006083990.tif 000015
【図１４】
2006083990.tif 000016
【図１５】
2006083990.tif 000017
【図１６】
2006083990.tif 000018
【図１７】
2006083990.tif 000019